玻璃纤维增强树脂基复合材料内部缺陷的超声成像检测

针对玻璃纤维增强树脂基复合材料内部缺陷检测,采用平探头和聚焦探头超声脉冲反射法对人工模拟缺陷试样进行了水浸超声C扫描成像检测。试验结果表明,聚焦探头超声脉冲反射法对各层不同尺寸大小的缺陷均能检出,且分辨力优于平探头超声脉冲反射法。因此聚焦探头超声脉冲反射法是评价玻璃纤维增强复合材料内部质量的有效的无损检测方法。     

基于声场计算的管道曲率对焊缝二次波检测的影响

超声检测小径管焊缝时的缺陷定量与内壁曲率的关系鲜有研究。基于声场计算模型,研究了斜探头发射声束经不同曲率的小径管内壁反射后的散射声场,并以此计算出焊缝中点状、条状和球状三种不同反射体的回波信号。与DL-1试块DAC曲线作对比,得出了小径管内壁曲率对焊缝二次波检测的影响规律,为小径管二次波或多次波反射法检测评定缺陷的大小提供了理论依据。     

超声场理论计算在探头设计中的应用

以单斜探头折射角修正值和双晶直探头声场中横孔反射最强点的计算为例，阐述了探头设计中运用超声场理论并考虑缺陷的反射特性及缺陷与声场相对移动影响的重要性。     

双晶纵波斜探头设计参数对聚焦区声场特性定量影响分析

基于对双晶纵波斜探头结构和聚焦区声场特性的分析,给出了探头几何参数的计算公式。讨论了探头晶片尺寸、roof角以及晶片间距对聚焦区焦点深度和有效检测范围的定量影响。为双晶纵波斜探头选用和设计优化提供了参考。     

基于聚焦探头的带包覆层管道复杂结构部位脉冲涡流检测研究

脉冲涡流检测技术在带包覆层管道腐蚀缺陷检测中展现出优势而引起广泛关注。本研究设计了一种脉冲涡流聚焦探头,通过有限元仿真与试验,研究其在复杂结构部位中的检测能力。仿真结果显示,设计的脉冲涡流聚焦探头能有效聚集磁场与涡流场能量,有利于对局部缺陷与复杂结构中的缺陷进行检测。通过探究聚焦探头在提离10~50 mm下对管道焊缝及各种尺寸局部缺陷的检测灵敏度,分析其检测能力与提离检测极限,以及在检测过程中的信号特征。结果表明,聚焦探头在提离50 mm下仍能检出尺寸为40 mm×40 mm×1 mm（长×宽×深）的方形局部腐蚀缺陷,焊缝信号的凸起特征、缺陷信号的下凹特征与仿真结果相印证。     

基于CIVA软件的全聚焦相控阵声场特性仿真

全聚焦相控阵是当前超声无损检测领域的研究热点,但其声场特性和检测工艺方面的研究较少。在CIVA仿真软件平台的基础上,开展了全聚焦相控阵的声场仿真计算与缺陷响应研究。采用相同激发参数和孔径的超声探头仿真常规超声声场和全聚焦相控阵声场,分析比对各自的声场特性。通过缺陷响应研究模拟全聚焦相控阵声场与横通孔之间的作用,并分析了全聚焦相控阵技术的检测能力。该研究工作有望为全聚焦相控阵探头的研发设计以及检测工艺的制定提供参考。     

铸钢件横波超声波检测工艺参数的影响

通过研究调整横波超声波检测工艺参数对ZGOCr13Ni4M0铸钢件检测效果的影响,发现并分析了缺陷反射回波波幅随超声波参数影响变化关系.试验结果表明:横波超声波检测工艺参数对不同缺陷类型影响程度不同,对于规则的圆孔类缺陷,工艺参数,如K值、频率及晶片尺寸对缺陷反射波波幅影响不明显;而对于裂纹类缺陷,随着探头K值增加,缺陷回波显著降低,随着频率的增加缺陷回波波幅减小,随晶片尺寸增加缺陷反射回波增益逐渐降低,但降低幅度不大,影响效果不明显.铸钢件横波斜探头超声波检测宜选用小K值、低频率、小晶片尺寸探头.     

基于曲晶片相控阵超声的细长轴类锻件检测仿真与试验

细长轴类锻件的缺陷方向通常与轴线平行,因此一般超声检测采用纵波直探头在锻件圆周面上进行扫查。由于细长轴类锻件的直径较小,其圆柱曲界面与探头很难实现完全接触而使得耦合层厚度不均,进而导致超声波透射系数减小以及检测灵敏度下降。为实现对细长轴类锻件缺陷的有效检测,从理论上分析了圆柱曲晶片及曲晶片相控阵的检测原理,提出了曲晶片超声相控阵聚焦技术。通过仿真软件CIVA对常规探头、曲晶片探头以及曲晶片相控阵探头形成的声场聚焦分布规律进行研究,设计加工了曲面对比试块和带人工缺陷的细长轴类小型锻件,开展了平面晶片和曲面晶片的相控阵探头超声检测试验,验证了提出的曲晶片超声相控阵聚焦方法的可行性与合理性,结果表明该方法的检测灵敏度和定位定量精度均优于常规直探头和平晶片相控阵探头的。     

超声探头发射声场模拟及其缺陷响应研究

在超声检测时需要通过大量的实验才能实现缺陷的定量,确定合适的检测方案。通过建立基于多元高斯声束的探头发射声场模型,研究不同探头发射频率、探头尺寸、探头类型及不同界面下探头发射声场的分布规律,得出各检测参数对探头发射声场的影响,从而为确定合适的探伤方案提供一定的理论指导;基于建立的探头发射声场模型,结合波恩近似算法,建立夹杂类缺陷回波模型,并且通过实验验证了该模型的有效性,为夹杂类缺陷的定量分析提供了一定的理论指导。     

水-钢界面凸面相控阵声场仿真

采用凸面超声相控阵探头对管状设备进行内检测,针对水-钢二层介质的结构特征,理论分析了相控阵声场的聚焦性能。根据近场球面波束形成模型,按声束路径求得的延时时间作为各阵元的提前激发时间,设计了水-钢二层介质相控阵聚焦法则。利用CIVA软件对相控阵声场进行建模仿真研究,确定了阵元数目、阵元尺寸、超声波频率等相控阵探头参数。最后,根据优化后的相控阵参数研制了512大阵元数双层结构的圆环形探头,再通过带有人工缺陷的管状模拟试样进行检测试验。结果表明:提出的方法对腐蚀、气孔缺陷具有更好的检测灵敏度和效率,能够实现管状设备的腐蚀和埋藏缺陷的内检测。